Perforacion diamantina -_tesis

INSTITUTO PROFECIONAL AIEP
DE LA UNIVERSIDAD ANDRES BELLO
PERFORACIÓN
DIAMANTINA
NOMBRE ESTUDIANTES: SÁNCHEZ GODOYLUIS FELIPE.
ROSAS JIMENEZ CRISTIAN GONZALO.
PAVEZ VEGA CLAUDIO LEONARDO
CARRERA: Técnico en Minería
SEDE: San Joaquín
PROFESOR DEL MÓDULO: Sr. Rodrigo Alexander MellaAdasme.
Santiago, Septiembre 2016

Índice
Temas Páginas
Resumen.......................................................................................................3
Introducción...................................................................................................4
Objetivos del Proyecto...................................................................................5
Planificación del Proyecto..............................................................................6-40
Conclusión.....................................................................................................41
Problemática..................................................................................................42
Soluciones………………………………………………………………………...43-45
Bibliografía.....................................................................................................46

RESUMEN
El informe realizado sobre la Perforación Diamantina consta de:
Primeramente, dar a conocer el concepto de perforación en operaciones de
exploración, que se entiende como la acción o acto que, a través de medios
mecánicos, tiene como finalidad construir un agujero. Para que esto se logre debe
extraerse todo el material destruido dentro del pozo mediante la utilización de aire
comprimido o agua. Es en este punto donde se produce la diferencia entre lo que
es la perforación de producción y exploración.La perforación diamantina es la que
se extrae un testigo sólido de roca, en la cual, sus partes son:Cable de acero, polea,
trípode, manguera, cabezal, bomba de agua, plataforma, motor, wincha, tubería de
perforación, revestimiento muestreador, escariador, corona diamantina, taladro.Para
la instalación de la perforadora se debe colocar una plataforma. Para la
programación de los sondeos se da mediante tres variables, ya sea, el número y
ubicación de sondeos, profundidad de los sondeos, orientación de los sondeos. Se
buscado información sobre las partes de la perforadora diamantina y su
funcionamiento, tales, como:
Las coronas son capaces de cortar el terreno en una superficie de corona circular y
que permite la independización de los macizos rocosos de cuerpos cilíndricos de
roca llamados testigos.
Los tubos saca testigos o también llamados porta testigos, va roscado a la corona y
tiene el mismo diámetro interior que esta. En él se va introduciendo el cilindro de
roca o testigos obteniendo al ir avanzando con la corona en el terreno. Aparte se
encuentra tres tipos de tubos saca testigos como el: sencillo, doble fijo y doble
giratorio.
El varillaje es una de las partes de la sarta de perforación que más sufren durante la
perforación. Están sometidas a un esfuerzo de tracción o comprensión, según que
se empuje o se tire y suspenda el varillaje.Además se han encontrado la velocidad
de perforación que se debe utilizar, como también los tipos de perforadoras dando
ejemplos de estas

INTRODUCCIÓN
Hoy en la actualidad, la actividad minera es un tema de alta importancia para el país
y el desarrollo de una región, ya que es una de las grandes y potentes fuentes
económicas que contribuyen ingresos a nuestro territorio.
Para poder entender esta actividad económica, hay operaciones que la constituyen,
dando enfoque al informe, una de ellas es la exploración, que es la operación que
constituye las labores de sondaje.
La base de cualquier trabajo bien hecho, es la planificación de las actividades a
realizar. Esto es especialmente importante en la investigación minera. En el
siguiente informe se presentará un caso de exploración en la minera Los Bronces,
que está ubicadaen la Cordillera de los Andes, Región Metropolitana.
Se programarán las tareas a realizar en la operación en un turno de 8 horas; para
esto se deben resolver las siguientes preguntas: ¿Qué realizará?, ¿Cómo se
realizará?, ¿Quiénes lo realizarán?, ¿Dónde lo realizarán?, ¿Cuánto?, ¿Por qué?,
entre otras interrogantes que se irán resolviendo en el transcurso del informe.

OBJETIVOS
• Elaborar una planificación del tema propuesto (perforación diamantina).
• Diferencias entre equipos de perforación de exploración.
• Dar a conocer funcionamiento y características del equipo.
• Herramientas e insumos requeridos.
• Conocer los tipos de rocas.
• La elaboración de un turno de 8 horas.
PLANIFICACIÓN DEL PROYECTO

CLASIFICACIÓN DE LOS SONDEOS SEGÚN SUS CARACTERISTICAS
GEOMÉTRICAS

Las características geométricas de los sondeos están determinadas por tres
parámetros básicos: longitud, diámetro e inclinación.
Longitud.
La longitud de un sondeo puede ser muy variable, desde unos pocos metros hasta
varios miles.
Atendiendo a esta característica, los sondeos pueden denominarse de las siguientes
formas:
- Superficiales:hasta 200 m.
- Poco Profundos: de 200 a 1.200 m.
- Medios: de 1.200 a 2.500 m.
- Profundos: de 2.500 a 4.000 m.
- Muy Profundos: de más de 4.000 m.
Con el fin de estudiar la estructura y las propiedades físicas y químicas de los
elementos que constituyen la corteza terrestre, se han llevado a cabo perforaciones
de gran longitud. Así el sondeo más profundo realizado hasta ahora es el de la
península de Kola, en Rusia, con 12 km de longitud, equivalente a 12.000 metros.
Diámetro.
El diámetro también puede variar desde un simple barreno de 22 mm hasta
verdaderos pozos de gran diámetro. Por regla general, en reconocimientos
superficiales los diámetros van desde los 36 mm hasta los 146 mm, por debajo de
36 mm se corre el riesgo de rotura de los testigos.
En los sondeos de producción, es frecuente emplear tuberías de 114 mm (4½ pulg.)
de diámetro exterior, por lo que éste es el mínimo con el que se puede perforar.
Inclinación.
El tercer parámetro geométrico es la inclinación. Generalmente, los sondeos
superficiales son verticales, aunque en muchos casos son inclinados, bien desde su
inicio o a una determinada profundidad, como se hace en la perforación dirigida para
alcanzar adecuadamente el objetivo.
PROPIEDADES DE LAS ROCAS Y FACTORES QUE AFECTAN A SU
PERFRABILIDAD

Además de la clasificación de las rocas, según el origen geológico de las mismas,
desde hace muchos años se han estudiado las propiedades físicas de muy diversa
naturaleza, tratando de analizar y determinar cuáles eran las que suministraban
mayor información de cara a la elección del método de perforación más adecuado y
previsión de los rendimientos en tales operaciones.
Las propiedades medidas con mayor frecuencia han sido: resistencias mecánicas,
dureza, densidad, tenacidad, abrasividad, etc.
Son por estas razones, que las propiedades de la roca y de la corteza terrestre
también influyen en la elección del tipo de fluido y su sistema de circulación que se
debe utilizar en la perforación de un determinado terreno, y en la estabilidad de las
paredes del agujero abierto.
Seguidamente, se hace un breve análisis de las propiedades físico-mecánicas que
caracterizan a las rocas y se exponen los factores que afectan a la velocidad de
perforación de las formaciones rocosas.
Peso específico y densidad.
Unas de las propiedades físicas de cualquier material sobre el que se tiene que
actuar mecánicamente es la de su peso específico. Se entiende por peso específico
de un cuerpo el peso de la unidad volumétrica del mismo, es decir, la relación entre
el peso del cuerpo y su volumen. En el caso de las rocas, el peso específico es igual
al peso de la unidad volumétrica del esqueleto mineral solido de la roca.
Porosidad y permeabilidad.
La porosidad de una roca la proporciona la cantidad de huecos o espacios vacios de
materia solida existente entre los granos componentes de la misma o entre las
paredes de las fisuras producidas en ella, después de consolidados sus elementos
mineralógicos.
Resistencia.
Se llama resistencia mecánica de una roca a la propiedad de oponerse a su
destrucción bajo una carga exterior, estática o dinámica.
La resistencia de las rocas depende fundamentalmente de su composición
mineralógica, por ejemplo, entre los minerales integrantes de las rocas, el cuarzo es
el más sólido, su resistencia supera los 500 MPa.
Dureza.

Se llama dureza de una roca a la resistencia de su capa superficial a la penetración
en ella a presión de otro cuerpo más duro. Por lo tanto, la dureza es la resistencia
local a la penetración.
Los minerales se clasifican en cuanto a su dureza por medio de la escala de MOHS.
La perforabilidad no sólo depende de la dureza de la roca a taladrar, sino que
también tiene mucha importancia escoger una corona de perforación adecuada.
Abrasividad de la roca.
Se llama abrasividad de las rocas para desgastar la superficie de contacto de otro
cuerpo más duro en el proceso de rozamiento durante el movimiento.
Las propiedades abrasivas de un material rocoso tiene una gran importancia en el
desgaste de las herramientas de corte, que suelen ser de acero, carburo de
tungsteno o diamante. El desgaste no sólo afectará a la cabeza de corte, sino
también al varillaje que roza en su giro con las paredes del sondeo.
Elasticidad.
La mayoría de los minerales constituyentes de las rocas tienen un comportamiento
elástico-frágil. Esta característica pasa por diferentes estados, hasta llegar a la
destrucción cuando se supera el límite de resistencia, llamado límite de elasticidad.
Plasticidad.
La plasticidad depende de la composición mineral de las rocas y disminuye con el
aumento del contenido de cuarzo, feldespato y otros minerales duros.
GUÍA DE SELECCIÓN DE CORONAS SEGÚN TIPO DE ROCA

A continuación se presenta una tabla que relaciona el tipo de roca, las
características de la roca y la correspondencia con la corona de serie recomendada.
DUREZA DE LA ROCA Y SU RELACIÓN CON LAS CORANAS

RQD(%)= Long. de testigos sin discontinuidades> 10 cm × Long. del tramo
perforado x 100
De acuerdo al RQD, un macizo rocoso es calificado de la siguiente manera, en
función del grado de fractura miento.
PERFORACIÓN

¿Qué es la perforación?
Se entiende como perforación en minería la acción o acto que, a través de medios
mecánicos, tiene como finalidad construir un agujero. Para que esto se logre debe
extraerse todo el material destruido dentro del pozo mediante la utilización de aire
comprimido o agua. Es en este punto donde se produce la diferencia entre lo que
es la perforación de producción y exploración.
Perforación de producción: Tiene por finalidad cargar el pozo con explosivos y
generar la tronadura para poder quebrar la roca y así ir avanzando con la
explotación de la mina.
Perforación de exploración: La materia que se extrae sirve con el propósito de
analizar y poder determinar tipos, calidades y cantidades de mineral para la
eventual explotación del yacimiento.
En la perforación de exploración, técnicamente denominados “sondajes”, se pueden
definir dos grandes rubros:
A) Perforación Diamantina:Al producirse la perforación se extrae un testigo
sólido de roca.
En la que al producirse la perforación lo que se extrae es un testigo de roca.
Las perforación diamantina, que en si corresponde a las perforaciones de tipo
rotatorio, reciben tal designación debido a que para la horadación de la roca
emplea coronas (brocas de sección anular de acero con diamantes industriales
integrados a una matriz de carburo de tungsteno.
PERFORACIÓN EXPLORACIÓN
DIAMANTINA
CIRCULACIÓN
REVERSA

A) Perforación de Aire Reverso: También llamada circulación reversa, tiene la
finalidad de destruir absolutamente la roca y sacar undetrito.
Ocasionalmente se combinan ambos métodos en yacimientos que tienen una
sobrecarga estéril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo,
por tanto se recurre primero a la perforación con circulación reversa, que es
más rápida y económica, para posteriormente continuar con la diamantina.
DIFERENCIAS PERFORACIÓN DIAMANTINA Y AIRE REVERSO.
PERFORACIÓN DIAMANTINA PERFORACIÓN AIRE REVERSO
• Se retira un testigo sólido.
• Se utiliza tanto en superficie como
en minería subterránea.
• Su costo de operación es elevado,
bordea entre los 200 a 250 US
($158.724) pesos chilenos por
metro perforado.
• Costo de 2 a 3 veces superior.
• Mayor efectividad, el testigo
permite ver la información del
mineral y realizar otros tipos de
pruebas sobre el mismo, que
develan más datos.
• Menor rendimiento (perforación por
• Material triturado (detrito).
• Sólo se utiliza en minería de
superficie, ya que en minería
subterránea no es efectiva.
• Su costo de operación es bajo en
comparación a la perforación
diamantina, bordeando entre los 100
a 150 US ($70.000) pesos chilenos
por metro.
• Rendimiento 3 veces mayor (rápida
y económica)
• Menor efectividad, el sistema de aire
reverso se limita a verificar si hay o
no mineral y de qué ley.
• No hay mucha variedad en el

metros).
• Existe una gran variedad de
equipos y diseños, para un
adecuado uso en minería
subterránea y cielo abierto, este
puede ser montado sobre ruedas y
orugas.
• Al tener una lenta perforación,
incrementan los gastos
secundarios, (petróleo,
abastecimiento de agua, barras,
coronas, etc).
• Requiere de abastecimiento de
agua.
• Equipo más pequeño, con un motor
de menor tamaño, sin embargo,
trabaja a altas revoluciones, en el
rango de las 800 hasta las 1.600
rpm.
• Actualmente se están realizando
pozos de una profundidad de hasta
1.600 metros.
ámbitode tamaño, por lo general,
estos equipos son de gran tamaño.
• Generalmente, el equipo es
montado sobre camiones, aunque
hay casos donde pueden ser
montado sobre orugas.
• Su perforación es mediante el
mecanismo martillo en fondo DTH o
tricono.
• Profundidades típicas que se
perforan en Chile, son de hasta 400
metros como media, con
profundidades máximas de 675mts.
• Dependiendo del tipo de roca,
normalmente perfora 3.000 a 4.000
metros mensuales, (100 a 130
metros días, en dos turnos.
Existiendo casos en los que puede
llegar a perforar 6.000 metros
mensuales.
PROGRAMACIÓN DE LOS SONDEOS

Existen tres variables que son de primera importancia para la elaboración de un
programa de sondeos diamantinos: número y ubicación de sondeos, profundidad y
orientación.
Número y Ubicación de Sondeos.
El número y ubicación de los sondeos parten básicamente del conocimiento previo
de las condiciones geológicas del sitio, obtenidas por métodos indirectos y
levantamientos geológicos de superficie, prestando especial atención a las
anomalías que se registren en el lugar. El número de sondeos también dependerá
del nivel del estudio (pre-factibilidad, factibilidad, etc.) y de las características y
funciones de la obra proyectada.
Así por ejemplo, en los sitios de proyectos de presas, si la geología local es
homogénea, en una primera fase se programan investigaciones con sondeos cada
100 m o 150 m para áreas de mediana extensión, ubicando los iniciales en los
estribos y los siguientes hacia el centro. Si las condiciones geológicas son erráticas,
determinadas por los estudios geológicos previos o a partir de los resultados de los
primeros sondeos, la distancia entre ellos deberá reducirse.
Profundidad de los Sondeos.
La profundidad dependerá de las funciones y tipo de obra proyectada, y de las
condiciones geológicas subterráneas del área estudiada.
Orientación de los Sondeos.
La orientación de un sondeo queda definido por la dirección e inclinación de la
perforación. La inclinación está referida generalmente a un plano horizontal. La
elección de la dirección de los sondeos dependerá de los objetivos que motivan a la
exploración geotécnica, y en muchos casos será determinante para la economía en
metrados, y consecuentemente reducción de costo
PERFORACIÓN DIAMANTINA

¿En qué consiste?
La perforación diamantina es aquella perforación que se hace utilizando una broca
diamantada para perforar la roca obteniendo un testigo de la misma, el cual es
extraído, registrado y colocado en cajas porta testigos para debida protección y
almacenamiento dentro del almacén de testigos. Para la perforación se usa brocas
diamantadas pues el diamante es el material existente con mayor dureza y
conductividad térmica sobre el planeta, lo cual le permite actuar como herramienta
de corte con gran efectividad para cortar la roca que se requiere y extraer
convenientemente las muestras o testigos del yacimiento mineralizado.
Actualmente, en trabajos de minería, tanto a rajo abierto como en minería
subterránea, la perforación diamantina se realiza mediante energía mecánica
(rotación).
La perforación diamantina utiliza un cabezal o broca diamantada que rota en el
extremo de las barras de perforación. La abertura en el extremo de la broca
diamantada permite cortar un testigo sólido de roca que se desplaza hacia arriba en
la tubería de perforación y se recupera luego en la superficie.
Después de los primeros 3 metros de perforación, se atornilla una nueva sección de
tubos en el extremo superior y así sucesivamente.
El cabezal diamantado gira lentamente con suave presión mientras se lubrica con
agua para evitar el sobrecalentamiento. La profundidad de perforación se estima
manteniendo la cuenta del número de barras de perforación que se ha insertado en
la perforación
¿Cómo se conforma?
El equipo de perforación está conformado por una máquina perforadora, que
consiste en un motor que acciona un sistema de transmisión de rotación al cabezal
de la máquina; y este, a su vez, ala tubería de perforación, a cuyo extremo se ubica
la corona diamantina. El cabezal tiene autonomía de rotación de 360º en un plano
vertical, que permite efectuar perforaciones con la inclinación que se elija.
COMPOSICIÓN DE UNA PERFORADORA DIAMANTINA

Los principales accesorios del equipo de perforación lo conforman un trípode que
sostiene una polea, por donde se hace pasar un cable de acero, de unos 30 metros
de longitud, que va enrollado a un winche, que por lo general está integrado a la
máquina perforadora; todo este sistema facilita las maniobras al introducir o retirar
del taladro las tuberías de perforación y revestimientos. El escariador se acopla
inmediatamente detrás de la broca, tiene como finalidad mantener uniformemente el
diámetro del taladro, no obstante que el diámetro externo de la corona se reduzca
debido al uso.
INSTALACIÓN PERFORADORA DIAMANTINA
Cable de acero
Polea
Trípode
Manguera
Cabezal
Bombade agua
Tubería de perforación
Revestimiento
Muestreador
r
Escareador
Coronadiamantada
Taladro
Plataforma
Motor
Hidráulico
Wincha

1) El equipo de perforación debe instalarse en una plataforma o superficie
totalmente nivelada y sin material suelto que pueda alterar el normal
desplazamiento de las personas, equipos o maquinarias.
2) Al instalar la sonda en el punto a perforar, se debe colocar debajo de ésta un
polietileno o geomembrana que cubra completamente la zona inferior de la
sonda, para evitar contaminación por derrames de aceites, grasas o aditivos.
La geomembrana debe sobresalir aproximadamente 1 metro hacia los 4 lados
de la sonda, como precaución en el evento que reviente alguna de las
mangueras hidráulicas, aire o lodo.
Al instalar la geomembrana, debe quedar más baja en el centro y más levantada
en los bordes para evitar la contaminación fuera del área de perforación.
Además se debe instalar un polietileno u otro material bajo estanques o tarros
de aceite, grasa, diésel, etc., para evitar contaminación por combustibles o
lubricantes.
3) Cuando se nivela la sonda se debe asentar los gatos hidráulicos sobre maderos
de aproximadamente 4” de espesor, con el objeto de evitar que éstos se hundan
y provoquen una desnivelación del equipo de perforación.
Consideraciones importantes:

1) La plataforma donde se realizaran los trabajos, debe contar con las dimensiones
reglamentarias para utilizarse con comodidad.
2) Si existieran perforaciones para tronadura, éstas deben ser tapadas o aisladas
con cinta reflectante u otro material apto para este fin
3) Si por el lugar transitan vehículos de alto tonelaje, se debe solicitar la
construcción de una berma de seguridad que aísle la plataforma, con una altura
no inferior a 1,5 metros. Se debe poner conos reflectantes en la parte superior
de la berma.
4) Si el punto de perforación está muy cercano al “cerro”, se debe pedir la
construcción de una berma de seguridad que proteja en caso de deslizamiento o
caída de rocas.
ANÁLISIS DE RIESGO EN LA OPERACIÓN

El Decreto Supremo N° 40, especifica que toda empresa con más de 100
trabajadores, deberá constituir un Departamento de Prevención de Riesgos, siendo
sus funciones básicas:
 Planificar, organizar y supervisar acciones permanentes para el control de los
riesgos de accidentes y enfermedades profesionales.
 Detectar y evaluar riesgos de accidentes y enfermedad profesionales.
 Acción educativa a los trabajadores en materia de riesgos profesionales.
 Promoción del adiestramiento de los trabajadores.
 Asesoría a los Comités Paritarios de Higiene y Seguridad, Supervisores y
línea de administración técnica.
 Mantener registro estadístico de los siniestros laborales.
 Informar sobre riesgos laborales a los trabajadores.
La evaluación de los riesgos laborales es el proceso dirigido a estimar la magnitud
de aquellos riesgos que no hayan podido evitarse, obteniendo la información
necesaria para que el supervisor esté en condiciones de tomar una decisión
apropiada sobre la necesidad de adoptar medidas preventivas y en tal caso, sobre
el tipo de medidas que deben adoptarse.
Por otra parte, de acuerdo a las diversas labores que se realizan en la operación de
perforación, existe un alto porcentaje de riesgos, que por su carácter se denomina
riesgo potencial.

Un riesgo potencial es la probabilidad de que a causa del manejo de una maquinaria
o equipo ocurran lesiones a los trabajadores, a continuación los peligros más
comunes:
DECRETO SUPREMO Nº 40
Basado en el espíritu del DS No 40; antes de iniciar un turno de perforación, es
indispensable realizar una charla de 5 minutos, relacionada con la prevención de
accidentes. Además firmar la Hoja de Control de Riesgos.
Esta charla debe ser dictada en cada turno por un miembro distinto del equipo de la
faena.
Los temas que se pueden abordar en la charla pueden ser:
 La operación de perforación diamantina y el uso correcto de las herramientas de
perforación.
 Procedimientos de trabajo.

 Riesgos asociados.
 Resbalos, tropezones y caídas.
 Trabajo en equipo.
 La actitud.
 Elementos de protección personal.
 Primeros auxilios.
 Formas de parar la sonda en caso de emergencia.
 Características del lugar donde se está trabajando.
 Orden y limpieza.
 Manejo y almacenamiento de herramientas.
 Medidas de seguridad en la movilización del equipo.

ACTIVIDADES GENERALES PARA PREVENCIÓN Y CONTROL DE RIESGOS
En una operación de sondajes, es obligación:
1) En caso de detectar una condición y/o acción sub-estándar, detener de
inmediato el equipo de perforación y continuar una vez que se haya controlado.
Se debe informar al jefe de turno.
2) Definir un lugar de estacionamiento de vehículos.
3) Poner especial atención a las mangueras que transportan presión, elementos de
levante y accesorios.
4) Mantener las manos y pies alejados de los puntos de peligro.
5) Mantener en la maquinaria un equipo de primeros auxilios.
6) Cuando se trabaje en lugares aislados, se debe tener siempre un equipo de
comunicación (radio o teléfono) en buen estado.
7) No permitir que conductores sin licencia o no autorizados, conduzcan vehículos.
8) Para subirse a la sonda, hacerlo con un arnés de seguridad tipo piloto y sobre
1,5m de largo. Debe tener doble cola. Al subir o bajar, mantenga siempre una de
las dos colas conectada a una parte fija de la sonda. Cuando se está trabajando,
se deben mantener las dos colas conectadas.
9) La señalética de Prevención de Riesgos debe estar visible en el equipo. Tómese
el tiempo de conocerla y familiarizarse con ella. Si los carteles no se pueden ver
o leer, límpielos o cámbielos por otros nuevos.

PERFORACIÓN A ROTACIÓN CON RECUPERACIÓN DE TESTIGO
Principios del método.
En este método las herramientas de perforación son, como se ha indicado, las
coronas de diamante, aunque en algunos casos se emplean coronas de metal duro
o de carburo de tungsteno, que van montadas en el extremo de un tubo y accionado
este por la máquina de perforación a través del varillaje.
Al ejercer sobre el útil unos esfuerzos de empuje y rotación se produce el corte de la
roca. Por un lado, los diamantes poseen una resistencia superior a la del material
que se atraviesa en la formación y, por otro, con la rotación se produce un
desgarramiento de la roca, como si se tratara del arranque de virutas, interviniendo
la resistencia a la tracción, que es mucho menor que a la compresión.
Al avanzar la corona se va formando un cilindro o núcleo de roca, denominado
comúnmente testigo, que posteriormente se libera y extrae del macizo rocoso. Para
esta operación se utiliza los llamados tubos saca testigos, que en el transcurrir del
tiempo se han ido modificando en el diseño para permitir obtener recuperaciones lo
más próximas posible al 100% en diferentes tipos de terreno.
Un impulso importante se produjo a comienzos de los años 50, cuando la empresa
E.J. Longyear Company introdujo los tubos sacatestigos con cable “wireline” con los
que no es necesario extraer todo el varillaje cada vez que el tubo sacatestigos se
haya llenado. Por medio de un cable y un extractor por el interior del varillaje se
extrae el tubo interior lleno de testigo. Este sistema reporta numerosas ventajas
como se comentara más adelante.
El fluido de perforación que se utiliza normalmente es el agua, si bien el aire en
algunos casos, se ha usado con notable éxito y también últimamente se están
empleando cada vez con más frecuencia los lodos de polímeros, sobretodo en
terrenos malos.
La perforación con obtención de testigo es, generalmente, lenta y costosa, pues
genera rendimientos entre 12 y 16 metros por relevo ya se consideran buenos,
según la profundidad y el tipo de terreno.
Descripción de los equipos.
Es importante tener en cuenta en el planeamiento de las exploraciones geotécnicas
con perforaciones diamantinas, ya que se debe adquirir una máquina que garantice
que llegue a la profundidad deseada con el diámetro preestablecido. Las
profundidades máximas que se pueden perforar con una máquina estará en relación
directa con su potencia.

No siempre una máquina con mayor potencia es la óptima para la ejecución de un
sondeo determinado; para sondeos poco profundos debe tenerse en cuenta que el
traslado de una máquina pesada tiene mayor dificultad que el de una ligera,
perdiendo competitividad desde el momento en que con ambas puede alcanzarse la
profundidad deseada.
Los equipos de perforación con corona están constituidos por tres componentes
principales: la sonda, la bomba y el castillete o la torre.
Sistema de accionamiento.
Lo grupos de accionamiento están formados por un motor, diésel o eléctrico, un
embrague y una caja de cambios.
El tipo de motor más utilizado es el diésel refrigerado por agua o aire que, además
de su fiabilidad y economía es capaz de proporcionar un elevado par de rotación
con bajas revoluciones. La gama de potencias es muy amplia, pudiendo variar
desde los 15 KW hasta más de 55 KW.
También se emplean motores eléctricos, generalmente trifásicos a 380 V, pero solo
para sondas que trabajan en lugares muy preparados, por ejemplo en el interior de
minas donde se dispone de energía eléctrica. Las ventajas principales: su gran
seguridad, la facilidad de mantenimiento y la posibilidad de admitir sobrecargas, lo
que permite emplear motores eléctricos con potencias inferiores a los diésel.
En ocasiones, se han empleado motores de aire comprimido, también en minas
subterráneas, pero en la actualidad están casi en desuso.
En la siguiente tabla se indicaran los porcentajes de potencia disponible con
motores diésel para diferentes condiciones de trabajo, tanto por altitud como por
temperatura ambiente.
La caja de cambios es similar a las usadas en automóviles o camiones, suele tener
cinco velocidades hacia adelante y una hacia atrás. Esta facilita la adaptación de la
velocidad del husillo a las condiciones de perforación del momento.

La caja de cambios está diseñada para funcionar ininterrumpidamente en cualquier
velocidad, excepto en la primera.
Sistema de izado y maniobra.
Par realizar las maniobras con la sarta de forma rápida y eficaz se dispone de un
cabrestante con capacidad para elevar peso, de fácil manejo, mediante dos
palancas: una para elevar y otra para frenar. El cabrestante se acopla y desacopla
por medio de un embrague de fricción de diversos tipos, siendo el de cinta el más
utilizado en máquinas testigueras. La fuerza se recibe de la caja de engranaje,
aunque a veces se puede tener motores individuales.
La posibilidad de elegir varias velocidades, generalmente es desde 0,2 hasta 2,5
m/s, agiliza la maniobra del varillaje.
Sistema de Rotación y Empuje.
La cabeza de perforación es elemento más importante de sonda ya que tiene como
misión transmitir al varillaje el movimiento de rotación, al tiempo que ejerce un
empuje sobre el útil de perforación.
Está constituido por un husillo, en cuyo interior va alojado el varillaje, sujeto con uno
o dos mandriles o platos de mordazas en sus extremos para fijar el varillaje al
husillo, y un grupo formado por dos engranajes cónicos de ejes perpendiculares que
permiten transmitir el movimiento desde la caja de engranaje a la cabeza de
perforación.
La cabeza de perforación puede girarse 360° para perforar en cual dirección.
Además, el objeto de tener libertad de movimientos para introducir y extraer la sarta,
la cabeza de perforación puede abrirse girándola sobre unas bisagras.
Abatimiento de la cabeza de rotación.
El avance de la herramienta de perforación se logra ejerciendo sobre el husillo una
cierta presión, añadida el movimiento de rotación. Cuando el husillo llega al final de
su carrera se afloja el plato de mordazas y se iza, para volver a apretar el varillaje e
iniciar nuevamente el avance.

Existen diversos procedimientos para originar la fuerza de empuje:
 Manualmente.
 Mecánicamente.
 Hidráulicamente.
Los equipos de perforación manuales, son accionados por pequeños motores de
gasolinas y llegan a perforar sondeos de hasta 30 m, la fuerza de empuje por
transmisión del esfuerzo del sondista a través de una palanca o volante. Sin
embargo, esta técnica de perforación está casi en desuso.
Los equipos de perforación hidráulicos son los más empleados actualmente y
consiste en ejercer el peso sobre el husillo por medio de una bomba de aceite, que
a través de un circuito hidráulico,acciona dos cilindros de avance dispuesto
simétricamente al varillaje y empujan un balancín o yugo ligado solidariamente a la
parte superior del husillo, por medio de rodamientos de bolas.
Fluidos de perforación.
En los sondeos a rotación con recuperación de testigos continuo el fluido de barrido
usado es, como ya se ha indicado, el agua.
Sólo cuando se presenta un problema, como desprendimiento de las paredes del
sondeo o pérdida de circulación, se emplean como fluidos los lodos bentoníticos,
con el fin de que mantengan las paredes y cierren las fisuras para detener las fugas.
Cuando las condiciones del terreno lo permiten y en sondeos de poca profundidad
se puede utilizar como fluido de perforación el aire. En estos casos, las coronas
serán de widia, por lo que el terreno debe ser apto para esos útiles. Las coronas de
diamantes no pueden usarse, pues al no disponer de suficiente refrigeración los
diamantes se quemarían, tomando el color negro, por efecto del recalentamiento y
llegando incluso a fundirse la matriz.
Recientemente, se han empezado a utilizar lodos de polímeros de alto peso
molecular. Estos fluidos poseen un alto poder de edificación de estructura, siendo su
campo de aplicación la perforación de formaciones poco consolidadas. En las que
permite una alta recuperación del testigo y el mantenimiento de las paredes, a la vez
que favorece la recuperación de las tuberías auxiliares.
La circulación del fluido de perforación se realiza por circulación directa. El fluido es
inyectado por una bomba, a través de la giratoria de inyección, en el varillaje, hasta
el útil de perforación. Al llegar al fondo del sondeo cambia de sentido de circulación
y asciende por el espacio anular entre la pared del sondeo y el tren de perforación,
arrastrando los detritus que se producen durante el avance. Una vez en la
superficie, a través de un canal, pasa a las balsas de decantación y desde allí es
aspirado por la bomba para iniciar nuevamente su circulación.
Los fluidos de perforación cumplen pues las dos misiones básicas de refrigerar las
coronas y expulsar al exterior las partículas que resultan de la destrucción de la
roca.

La fuerza ascensional de las partículas de detritus depende fundamentalmente de
su tamaño y densidad.
En la siguiente tabla se comparan los efectos que producen diferentes fluidos,
durante la perforación con coronas, sobre diferentes parámetros.
Si el fluido circula a una gran velocidad la matriz de la corona sufrirá un gran
desgaste, así como las varillas y los tubos, mientras que si esa velocidad es
pequeña no se conseguirá superar la velocidad de caída de las partículas de roca.
Se llega pues a una solución de compromiso, habiéndose comprobado que un valor
razonable de velocidad se sitúa entorno a los 40 cm/s.
Castillete o mástil.
El castillete o torre tiene como finalidad permitir bajar y subir con rapidez la
herramienta de perforación, así como facilitar el almacenaje de las varillas sobre una
mesa próxima al sondeo.
Para que la operación de sacar o meter la sarta sea lo más rápida posible, es
interesante poder extraer las varillas de dos en dos; debiendo tener el castillete a
una altura suficiente para este fin.
El tipo de castillete más popular es el trípode, construido generalmente de aluminio
con estructura de celosía y con una longitud de 9 metros. El montaje se realiza
anclando dos de las patas al terreno, auxiliándose después para su colocación con
el cabrestante de elevación.
Algunas sondas llevan el castillete abatible montado sobre ellas, estando entonces
formado por un mástil, que puede ser modular, construido con tuberías de acero.

Los de un módulo permiten la extracción de varillas de 3 metros y los múltiples,
conjuntos de dos varillas con 6 metros de longitud total.
Tipos de castilletes en forma de trípodes.
Sarta de perforación.
Las sartas de perforación están compuestas de abajo hacia arriba, de los siguientes
elementos:
 Útil de perforación o coronas.
 Tubosacatestigos.
 Varillaje.
 Giratoria de inyección.
A continuación, se describe cada uno de estos componentes:
Coronas.
Las coronas son útiles de perforación capaces de cortar el terreno en una superficie
de corona circular y que permiten la independización de los macizos rocosos de
cuerpos cilíndricos de roca llamados testigos.
Los tipos de corona que se utilizan se clasifican genéricamente en dos grupos:
coronas de diamantes y coronas de metal duro.
A) Coronas de diamantes.
Los útiles de perforación para obtención de testigos son en la actualidad las coronas
de diamantes.

El diamante es un mineral compuesto de carbono cristalino, formado a altas
presiones y temperaturas en el interior de la tierra, con una densidad, cuando son
puros, entre 3,51 y 3,53 y con dureza más grande que se conoce (n°10 en la escala
de Mohs). Esa dureza, junto con la ata conductividad del calor y bajo coeficiente de
fricción, hacen que el diamante sea un material muy adecuado y efectivo como
elemento de corte en las bocas de perforación.
Los que se emplean para la fabricación de coronas son denominados diamantes
industriales, que por sus imperfecciones, manchas, grietas o color oscuro, no se
emplean en joyería.
Los diamantes se han clasificado atendiendo a su estructura en cuatro grupos: West
AfricanBortz, Congos, Ballas y Carbonados.
Los carbonados, algunas veces llamados carbonos, son diamantes casi negros o
muy oscuros, constituidos por pequeños cristales entrelazados y mezclados.
Poseen una alta tenacidad frente a los choques bruscos y fueron los primeros que
se utilizaron en perforación, aunque hoy en día casi no se utilizan. Estos se
encuentran solamente en Brasil.
Los diamantes ballas son un tipo intermedio entre carbonos y diamantes cristalinos.
Son esféricos, extremadamente duros y difíciles de exfoliar. Se emplean muy poco
como diamantes de perforación.
Los diamantes congo suelen ser redondeados en sus formas y con las superficies
aparentemente picadas. Tienden a romperse a través de fracturas internas. Se
utilizan actualmente de manera muy ocasional.
Los diamantes denominados bortz, procedentes de Sudáfrica, son los que más se
utilizan para fabricar útiles de perforación. Suelen ser translúcidos, con colores que
van desde el blanco, hasta el negro, pasando por el amarillo, azul, verde y rojo, con
superficies opacas, planos dislocados y superficies rugosas. Estos diamantes
pueden ser triturados o procesados para obtener otros en forma más uniformes y
poliédricas, que son más adecuados para la perforación.
Los diamantes no tienen la misma dureza, por lo que con una medida de la
densidad se puede precisar su valor económico. Cuando la densidad está
comprendida entre 3,1 y 3,2 g/cm3
son también de buena calidad y por debajo de
2,9 g/cm3
la calidad es mala.
Diamantes de diferentes calidades.
Diamantesde Sudáfrica,conaltaresistenciade desgaste,formaspoliédricas ymuy
adecuadaspara perforarformacionesabrasivas yduras.
Diamantesprocesadosde altacalidad.Adecuadosparaperforarformacionesduras
y medias.

Partes constitutivas de una corona.
Desde un punto de vista constructivo, en toda corona se puede distinguir dos partes:
el cuerpo y la matriz. El cuerpo es la parte de acero que por medio de una rosca en
un extremo se une al tubo sacatestigos, en cambio, la matriz es la parte de corte
donde van colocados los diamantes. Es de carburo de tungsteno con pequeñas
cantidades de otros metales.
1) Diamantes. 1) Piedra
de diamante.
2) Matriz. 2) Matriz.
3) Cuerpo. 3) Polvo de fondo.
4) Cuerpo.
Según el tamaño y disposición de los diamantes en la matriz, las coronas se
clasifican en dos grandes grupos:
 Coronas de inserción, fabricadas con diamantes cuyos tamaños se encuentran
entre 10 y 80 p.p.q y engarzados en la superficie.
La matriz de una corona debe ser de tal naturaleza que no se fracture, que se una
bien al cuerpo de acero y que tenga una resistencia al desgaste que permita a los
diamantes estar siempre en contacto con la roca.
Diamantesprocesadosde buenacalidad.Adecuadosparaperforarformaciones
blandasa medias.
Diamantessintéticos.
Diamantesprocesados.Adecuadosparalasmismasformacionesque los
anterioresperode menorvidaútil.

En las coronas de inserción se precisa una resistencia a la abrasión alta para que
los diamantes no se desprendan y en las coronas de concreción la dureza adecuada
para que, a medida que avanza la perforación, su desgaste deje al descubierto
nuevos diamantes.
Las coronas de inserción, en términos generales, se suelen aplicar en trabajos
sobre formaciones blandas a semiduras, mientras que las de concreción se utilizan
fundamentalmente para atravesar rocas de dureza media a muy dura o formaciones
muy fracturadas, en las que la perforación resulta difícil.
Estas coronas presentan sobre las anteriores dos ventajas: son menos delicadas
que las de inserción y presentan un coste de adquisición inferior.
Tamaños de diamantes recomendados para perforar diferentes tipos de rocas.
El perfil de las coronas es muy importante debido a su influencia sobre la velocidad
de penetración, desviación de los barrenos, vida de los útiles, y también coste de
metro perforado.

En el mercado existe una gran gama de perfiles, siendo lo más comunes los
representados en la siguiente tabla.
Multiescalonado:Coronamuypopularenla perforacióncontubosacatestigoscon
cable “wireline”,buenapenetraciónyestabilidadentodaslasformacionesincluso
enlas muyfracturadas.
Semiredondeado:Muy empleadoencoronassinescalones.Resistencia
excepcional enterrenosmuyduros.Requiere pesoselevadossobre lacorona.
Totalmente redondeado:Fuerte ajuste encalibres.
Parcialmente redondeado:Buenopara perforacióndifícil yemboquillado.
Pilotoestrecho:Particularmente buenapararecuperarlostestigosenterrenos
blandosyfriables,especialmente cuandose utilizanpasosde aguafrontales.
Buenaestabilización,bajasvibraciones.
Escalonada interior y exterior:Utilizadaenaplicacionesespecialesdondese
requiere unaperforaciónde losbarrenosrectayestable.
Pilotocónico: Buenaenmuchas formaciones.

Ensanchandores.
Los ensanchadores tienen como misión conservar el diámetro de perforación a lo
largo del sondeo. Esto permite que una nueva corona sea bajada al fondo del
sondeo sin dañarse. Una función secundaria del ensanchador es estabilizar la sarta,
protegiendo con esto el desgaste excesivo del extremo interior del tubo
sacatestigos. Cuando se perfora en formaciones sólidas siempre es recomendable
usar el ensanchador, en cambio, al perforar determinadas formaciones blandas no
es necesario su utilización. El ensanchador se coloca siempre inmediatamente
después de la corona.
El ensanchador debe tener un diámetro ligeramente mayor que la corona. En el
caso que el diámetro exterior se desgaste igualando al de la corona, se debe
reemplazar.
Los tipos de ensanchadores pueden ser:
 De carburo de tungsteno, (estos deben usarse en formaciones blandas).
 De inserción de diamantes, (su aplicación es apropiada para formaciones
blandas o semiduras y de dureza media).
Zapatas y coronas de revestimiento.
Las zapatas se usan para perforar o bajar los tubos de revestimiento en el sondeo a
la profundidad deseada. Cuando se introduce un tubo de revestimiento sin perforar
se utiliza una zapata metálica. La zapata para perforar tiene filos de corte en el
frente y en el diámetro exterior. El diámetro interior es liso y suficiente para permitir
que la corona y el ensanchador del siguiente diámetro menor pase. Los tubos de
revestimiento permanecen en el sondeo cuando la perforación continúa.
Las zapatas se suministran en los siguientes tipos:
 Metálicas.
 De carburo de tungsteno en prismas y plaquitas trituradas.
 De inserción de diamantes.
 De impregnación de diamantes.
Tubos sacatestigos.
El tubo sacatestigos o también llamado portatestigos, va roscado a la
corona y tiene el mismo diámetro interior que ésta. En él se va
introduciendo el cilindro de rosca o testigo obteniendo al ir avanzando
con la corona en el terreno.
Las longitudes normalizadas de esos tubos suele ser de 350, 1.500,
3.000 y 6.000 mm, aunque el más empleado es el de 3.000 mm. Su
extremo superior va roscado al tren de varillas mediante una pieza
llamada “cabeza del tubo sacatestigos”.

En el extremo inferior del tubo y dentro de él se encuentra el “muelle extractor”, cuya
misión es la de cortar el testigo para sacarlo a la superficie.
Existen en el mercado diferentes tipos de tubos sacatestigos que a continuación se
van a describir:
A) Tubo sacatestigos sencillo: En estos tubos el fluido de perforación circula en
contacto con todo el testigo, y por tanto, no es válido para terrenos blandos,
pues la degradación llega a ser importante al reblandecerse y estar dentro de un
tubo que gira constantemente. Fue el primer tubo que se utilizó y fue sustituido
posteriormente por los otros tipos.
Las ventajas de este tubo son su sencillez, el bajo coste y el buen rendimiento que
da en formaciones duras y compactas.
Por el contrario, presenta inconvenientes en terrenos fracturados o alterados, donde
los testigos pueden sufrir daños y parte del material puede caer bajo la corona,
produciendo un desgaste innecesario al reperforar.
B) Tubosacatestigos doble fijo: Posee paredes dobles y rígidas entre las que
pasa el fluido de perforación, evitándose así que el testigo esté en contacto con
dicho fluido, salvo en la parte inferior, junto a la corona. El tubo interior gira
alrededor del testigo como en el tubo sencillo, provocando también su
destrucción si el material es blando.
Los rendimientos de las coronas son buenos en formaciones medias y duras y
malos en terrenos fracturados o muy alterados. La parte del testigo que queda sin
proteger por el tubo interior puede ser dañada, si no es de roca competente, por el
fluido de perforación, provocando la caída del material bajo la corona.
C) Tubo sacatestigos doble giratorio: Es similar al anterior, pero con la
particularidad de que el tubo interior es móvil, ya que queda suspendido en su
extremo superior por un rodamiento a bolas, que le permite queda inmóvil
alrededor de testigo mientras avanza la perforación. De esta forma se evita que
el testigo se deteriore y caiga bajo la corona, con el consiguiente desgaste de la
misma.
Dentro de los tubos dobles giratorios, existen los llamados de paredes delgadas y
extremadamente delgadas, con los que se puede llegar a obtener testigos con un
diámetro solo 10,5 mm menores que el diámetro del sondeo. Como el espacio
anular comprendido entre el tubo exterior y el interior es muy pequeño, el fluido del
barrido que se emplea es agua limpia.

Las paredes extrafinas de las coronas de diamante presentan las siguientes
ventajas, a causa de su estrecha superficie de corte:
 Menores costes, debido al menor contenido en diamantes y al menor consumo.
 Mayor velocidad de penetración, pues la superficie de corte es más pequeña.
 Menor presión.
Estos tubos se utilizan en la perforación de formaciones duras y blandas, e incluso
fisuradas.
D) Tubosacatestigostriple:Suelen emplearse con coronas de descarga frontal,
capaces de obtener testigos de menor diámetro que el obtenido con tubos
normales de igual diámetro exterior.
Tanto con este tubo como con los dobles, el tubo exterior sufre un desgaste muy
importante con el uso, por lo que debe vigilarse para evitar una avería, o la caída del
tubo, con la pérdida del tiempo que supondría su recuperación y con el riesgo de no
poderlo sacar y tener que abandonar el sondeo. Para proteger el tubo exterior se
aconseja el uso de calibradores o cabezas con protección de widia.
E) Tubosacatestigos con cable o Wireline: Este tubo se desarrolló en los años
50, y supuso un avance espectacular en la técnica de perforación rotativa para
obtención de testigos.
Al perforar con tubos normales, generalmente de 3 metros de longitud, se debe
sacar cada vez que se avanza esa dimensión toda la maniobra, y una vez fuera,
extraer el testigo que se encuentra alojado en el interior del tubo sacatestigos, para
luego volverlo a introducir.
En la operación de sacar 100 m de varillaje, extraer el testigo, limpiar el tubo
sacatestigos y volverlo a introducir, se invierte alrededor de 1 hora.
En cambio, cuando se utiliza el equipo wireline, el tubo interior del tubo sacatestigos
se extrae a la superficie y se vacía, sin tener que izar ni desenroscar el varillaje. La
sarta de perforación está constituida por una tubería de diámetro casi igual que el
del tubo sacatestigos, en un lugar de varillas, y por ella se introduce, una vez
quitada la giratoria de inyección, un cable provisto de un sistema de enganche
especial en forma de arpón, que al llegar a la cabeza del tubo sacatestigos, pesca al
tubo interior y lo extrae a la superficie con el testigo.
Las ventajas principales de empleo de estos tubos sacatestigos son las siguientes:
 Menor tiempo para obtener el testigo, al disminuir el tiempo invertido en
maniobras.

 Menor riesgo de hundimientos en el sondeo, pues la sarta de perforación tiene
un diámetro próximo al del taladro y se favorece la estabilidad.
 Aumento de la velocidad de avance de la perforación, al poder perforar con
mayor velocidad de rotación.
 Menor desgaste de varillaje y del equipo de extracción, al reducirse el número
de maniobras.
 Necesidad de bombas más pequeñas, al disminuir el espacio anular entre la
pared del sondeo y la tubería de la sarta.
Por el contrario, los inconvenientes que presentan son:
 El diámetro del testigo que se obtiene es menor que con las sacatestigos
normales.
 Las coronas son más caras al tener mayor superficie de corte.
La perforación wireline es más económica y permite alcanzar mayores rendimientos
a partir de los 100 m de profundidad. Es apropiada en aquellas formaciones en las
que las coronas permiten perforar al menor 10 a 15 m sin tener que ser
reemplazadas, ya que en esta operación se extrae todo el varillaje y se resta
efectividad al sistema. Es por esto que es muy importante que se utilice la corona
adecuada a las propiedades de la formación que se pretende sondear.
Para el izado del cable, cuando se ha enganchado del tubo interior del sacatestigos,
se emplea un cabrestante de poca potencia, pero rápido, que va acoplado a la
máquina. La capacidad de elevación no suele ser superior a los 500 kg.
En la siguiente tabla se indican los diámetros de perforación más comunes del
sistema wireline, que siempre se utilizan con longitudes normalizadas de 3 m.
El cable es antigiratorio, variando su diámetro con la profundidad a la que se va a
perforar, siendo de 5 mm para profundidades no superiores a los 1.500 metros.

Varillaje.
Las varillas son una de las partes de la sarta de perforación que más sufren durante
la perforación. Están sometidas a un esfuerzo de compresión o de tracción, según
que se empuje o se tire y suspenda el varillaje, y a un esfuerzo de torsión, como
consecuencia de transmitir el par de perforación.
Hasta que el varillaje adquiere un peso suficiente, es preciso aplicar presión al
mismo, para que la perforación se produzca. Como consecuencia de esta presión
las varillas trabajan a compresión, produciéndose un pandeo, y por consiguiente, un
roce contra las paredes del sondeo. Las varillas se desgastan en la parte próxima a
las uniones, con el consiguiente riesgo de rotura. También sufren una deformación
longitudinal perdiendo su rectitud.
Las varillas de acero están formadas por tubos estirados en frio y con tratamiento
térmico que proporciona dureza, alta resistencia al desgaste y gran precisión.
Los factores que influyen en la duración de las varillas son numerosas, por lo que no
se pueden dar cifras de vida media. No obstante, es aconsejable retirarlas del
servicio cuando hayan perdido un 5% de su diámetro.
En la práctica conviene mantener una vigilancia estrecha sobre el estado de las
roscas, que deben ser untadas con grasa cada vez que se utilicen, y sobre la
rectitud de las varillas, ya que de no ser así pueden producirse averías por rotura de
las mismas o por desprendimientos ocasionados por el roce con las paredes del
sondeo, así como la posible desviación de los mismos.
También se emplean en la actualidad, con ciertos modelos de máquinas, las varillas
de aluminio con acoplamiento de acero en ambos extremos. Estas varillas pesan
solamente la mitad que las de acero, por lo que es posible aumentar la profundidad
de perforación, si dicha profundidad está limitada por la capacidad de elevación.
Además del manejo más fácil, el menor peso se traduce en que una sarta más ligera
está girando dentro de sondeo reduciéndose las vibraciones de ésta e
incrementando el rendimiento de la corona y la recuperación del testigo.
Los tamaños estándares básicos son 7/8 pulgadas (EX), 13/16 pulgada (AX), 1 5/8
pulgadas (BX) y 21/8 pulgadas (NX). La mayoría de barras de perforación son de 10
pies de largo (3,048 m). Después de los primeros 10 pies de perforación, se atornilla
una nueva sección de tubo en el extremo superior y así sucesivamente. El cabezal
diamantado gira lentamente con suave presión mientras se lubrica con agua para
evitar el sobrecalentamiento. La profundidad deperforación se estima manteniendo
la cuenta del número de barras de perforación que sehan insertado en la
perforación.

RECUPERCIÓN DEL TESTIGO
Dentro de la tubería de perforación hay otro tubo interno, que tiene un mecanismo
de cierre conectado a un cable de acero. Al final de cada serie de 10 pies, el cable
se utiliza para izar el tubo que contiene el testigo de roca a la superficie donde se
puede recuperar. El testigo se almacena en cajas especialmente diseñadas que
contienen compartimentos para mantener secciones del testigo. Las cajas estándar
son de 2,5 pies de largo (0,762 m) y contienen cuatro compartimentos, así que
permiten almacenar tres metros de testigo en cada caja, pero también hay cajas de
3,3 pies de largo (1,02 m) con 3 compartimientos.
El testigo de perforación primero se lava y se registra (“loguea”) por un geólogo
calificado, y luego se divide por la mitad para obtener una muestras para los análisis
geoquímicos. Para obtener un testigo de sondaje se requiere gastar mucho tiempo,
esfuerzo y dinero, por lo que su estudio y registro debe hacerse con mucho cuidado.
Se utiliza un formulario de “logueo” (registro) normalizado para mapear el testigo. El
formulario tiene columnas para cada uno de los tipos de información que se registra,
con marcas de graduación indicando el metraje. La información generalmente
incluye el % de recuperación, litología, alteración, mineralización, los datos de
calidad de la roca (RQD), y detalles estructurales. A pesar que el rumbo y manteo
de estructuras planas, como estratos, foliación, fallas y vetas respecto al eje del
sondaje no se conocen, el ángulo de estas estructuras con respecto al eje del
sondaje se registra, ya que proporciona información valiosa acerca de la geometría
de las estructuras en sub-superficie.
A menudo, el sondaje también se fotografía para un registro gráfico. El % de
recuperación es el cociente entre la longitud del testigo real comparado con el
intervalo de perforación indicado. Los 3 huecos y zonas de fractura pueden causar
una pobre recuperación. Por ejemplo, si una perforación de 3 m obtiene 2,4 m de
testigo, la recuperación es del 80%. Los logueos de sondajes se utilizan para
construir las secciones de perforación (secciones que muestran los sondajes), las
que ilustran la geometría del subsuelo del yacimiento.

Existen tres variables que son de primera importancia para la elaboración de un
programa de sondeos diamantinos: número y ubicación de sondeos, profundidad y
orientación.
Perfil geológico.
En esta parte del formato se representa gráficamente los testigos de perforación
obtenidos, diferenciándose los tipos litológicos con simbologías cuyos significados
son indicados al pie del formato.
Se representan las estructuras, tales como fracturas, fallas, estratificación,
contactos litológicos, etc; y algunas otras características geológicas de interés.
Profundidad de los Sondeos.
La profundidad dependerá de las funciones y tipo de obra proyectada, y de las
condiciones geológicas subterráneas del área estudiada.
Descripción de los Testigos.
Para la descripción de los testigos de perforación es necesario definir tramos que
tengan características un tanto homogéneas; anotándose el tipo litológico, color,
textura, composición mineralógica (macroscópica), grado de meteorización, etc.
Los tipos de discontinuidades geológicas deberán diferenciarse, y se describirán las
características físicas de éstas, tales como: abertura, tipo de material de relleno,
rugosidad de las paredes, inclinación respecto al eje de perforación, etc. La
información que se consigne deberá ser concisa y clara.

CONCLUSIÓN
Para la realización de la tesis final sobre la Perforación diamantina se ha
comenzado antes con un avance en el cual trata de recopilar la mayor información
de esta, mediante un caso dado (Perforación diamantina en exploración en una
expansión de un rajo abierto) en la cual, se han encontrado :
Perforación Diamantina
- Las partes y composición de la Perforación Diamantina.
- Funcionamiento (Corona, Varillaje,etc).
- Tipos de saca testigos(Sencillo, Doble fijo, Doble giratorio).
- Instalación.
- Procedimiento.
- Problemas y soluciones en la Perforación diamantina.
- Tipo de roca, Meteorización, RQD, fracturamiento, Dureza.
Esta información se ha elaborado mediante una planificación (carta gantt) dando
plazos estimados.
Todo esto realizado por un grupo de tres integrantes en la cual se distribuyeron los
roles para poder ser más eficaz el trabajo con la finalidad de poder realizar un turnos
de 8 horas.

PROBLEMÁTICA
Como se logró leer y comprender anteriormente, se indago detalladamente sobre la
perforación diamantina, especificando sus componentes principales y sus funciones.
Paralelamente, se dio a conocer las diversas propiedades de la corteza terrestre,
para luego estudiar y verificar distintas soluciones ante la problemática que se dará
a conocer a continuación.
Como bien se conoce, el tema estipulado por el docente fue la investigación de una
perforación de exploración (perforación diamantina).
Sin embargo, en el transcurso del tiempo surgió un conflicto que tendrá como
escenario una mina a cielo, en este caso la mina "Los Bronces".
En el ex Yacimiento La Disputa se dio el caso de realizar pruebas de sondajes
debido a estudios de geólogos quienes estimaron que existe una gran cantidad de
mineral que puede llegar a ser explotado, lo que implicaría un posible
ensanchamiento del rajo, produciéndose así mismo un incremento de la vida útil y
producción de la mina
Sin embargo, junto a esta información se entregaron índices y parámetros
correspondientes al estado de la corteza terrestre, proporcionando un RQD de un
80%, lo cual significa que la roca a perforar es buena y dura, por lo tanto, en el
momento de extraer el testigo, no habrán mayores complicaciones debido a las
buenas condiciones de la roca.

SOLUCIONES
1) Combinación Aire Reverso y Diamantina.
Se llegó a la elección de esta solución debido a que en la evaluación de
yacimientos, la circulación reversa está más orientada a definir algunos objetivos
tales como:
 Chequear que minerales hay.
 Ley del mineral.
Luego de la primera perforación, la exploración pasa a una segunda etapa que es
más avanzada; el hecho que se pueda recuperar un trozo de roca (testigo), con la
perforación diamantina, entrega una información mucho más grande que no
solamente se limita a las leyes, sino también a las estructuras que presenta el
terreno, ya sea fallas, fracturas o dirección de vetillas mineralizadas y determinar las
propiedades geotécnicas o geomecánicas del macizo rocoso (propiedades
resistentes).
Ambos métodos tienen valores y velocidades de ejecución distintos, normalmente
los rendimientos que se obtienen con la circulación reversa son tres veces mayores
que con la diamantina, mientras que en costos ésta última es dos a tres veces
superior.
Ocasionalmente se combinan ambos métodos en yacimientos que tienen una
sobrecarga estéril donde no es necesario muestrear la primera parte del pozo, por
tanto se recurre primero a la perforación con circulación reversa, que es más rápida
y económica, para posteriormente continuar con la diamantina.
Ingenieros sostienen que éste un método muy usado en Australia, agregando que el
norte de Chile, donde hay muchas pampas con sobrecargas estériles y en las
cuales la zona mineralizada está profunda, también se presta para el empleo de
este método combinado
2) Perforación con cable Wireline.
Como segunda solución se usaría la perforadora con cable Wireline, ya que al
perforar con tubos normales, que generalmente son 3 metros de longitud, se debe
sacar cada vez que se avanza esa dimensión toda la maniobra, y una vez fuera,
extraer el testigo que se encuentra alojado en el interior del tubo sacatestigos, para
luego volverlo a introducir.
En la operación de sacar 100 m de varillaje, extraer el testigo, limpiar el tubo
sacatestigos y volverlo a introducir, se invierte alrededor de 1 hora.

En cambio, cuando se utiliza el equipo wireline, el tubo interior del tubo sacatestigos
se extrae a la superficie y se vacía, sin tener que izar ni desenroscar el varillaje. La
sarta de perforación está constituida por una tubería de diámetro casi igual que el
del tubo sacatestigos, en un lugar de varillas, y por ella se introduce, una vez
quitada la giratoria de inyección, un cable provisto de un sistema de enganche
especial en forma de arpón, que al llegar a la cabeza del tubo sacatestigos, pesca al
tubo interior y lo extrae a la superficie con el testigo.
Las ventajas principales de empleo de estos tubos sacatestigos son las siguientes:
 Menor tiempo para obtener el testigo, al disminuir el tiempo invertido en
maniobras.
 Menor riesgo de hundimientos en el sondeo, pues la sarta de perforación tiene
un diámetro próximo al del taladro y se favorece la estabilidad.
 Aumento de la velocidad de avance de la perforación, al poder perforar con
mayor velocidad de rotación.
 Menor desgaste de varillaje y del equipo de extracción, al reducirse el número
de maniobras.
 Necesidad de bombas más pequeñas, al disminuir el espacio anular entre la
pared del sondeo y la tubería de la sarta.
3) Perforadora con castillete o torre abatible.
Por último, como tercera solución, se pensó en utilizar sondas que llevan el castillete
abatible montado sobre ellas, estando entonces formado por un mástil, que puede
ser modular, construido con tuberías de acero. Los de un módulo permiten la
extracción de varillas de 3 metros y los múltiples, conjuntos de dos varillas con 6
metros de longitud total.
La sarta de perforación será conformada con una corona diamantina, utilizando
Diamantes de Sudáfrica, que poseen alta resistencia de desgaste, y son muy
adecuadas para perforar formaciones abrasivas y duras.
Además dentro del conjunto de perforación se cree que se debe incorporar un
equipo que posea un tubo sacatestigos sencillo. En estos tubos el fluido de
perforación circula en contacto con todo el testigo, y por tanto, no es válido para
terrenos blandos, pues la degradación llega a ser importante al reblandecerse y
estar dentro de untubo que gira constantemente. Fue el primer tubo que se utilizó y
fue sustituido posteriormente por los otros tipos.
Las ventajas de este tubo son su sencillez, el bajo coste y el buen rendimiento que
da en formaciones duras y compactas.

Diamantes de Sudáfrica Christensen CS10
Dada la solución, hasta el momento se cree que la perforadora Christensen CS10
puede estar dentro de las tres soluciones más efectivas correspondientes al caso
determinado por el docente.

BIBLIOGRAFÍA
La_Perforacion_Diamantina_en_la_Exploracion_Geotecnica_de_Macizos_Rocosos
%20(1).pdf
- file:///C:/Users/lenovo/Downloads/130025789-Manual-de-Perforacion-Diamantina-
GEOTEC%20(1).pdf
- file:///C:/Users/lenovo/Downloads/Exploraci_n_m_todos_de_perforaci_n%20(1).pdf
- http://www.diamantinachristensen.com/pdf/DCT_Manual_Tecnico_Perforista.pdf
- http://www.angloamerican-chile.cl/~/media/Files/A/Anglo-American-Chile-
V2/reports-and-presentations/chile_sd_report_2004_sp%202.pdf
- http://www.atlascopco.cl/cles/products/equipos-de-perforaci%C3%B3n-y-
martillos/product/1515251/
- Manual de Evaluación y Diseño de Explotaciones Mineras

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